انجمن مهندسی ساخت و تولید ایران مهندسی ساخت و تولید ایران 2476-504X 12 8 2025 11 18 Investigation of chip morphology in machining of aluminum matrix composites containing 1% tin بررسی مورفولوژی براده در ماشینکاری کامپوزیت‌های زمینه آلومینیوم حاوی 1% قلع 20 37 234529 10.22034/ijme.2025.543922.2130 FA محمد حسنی فرد مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران ، ایران 0009-0005-9560-2104 رضا آذرافزا مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران ، ایران 0000-0002-7957-3295 محمدحسین علائی مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران ، ایران 0000-0001-9385-5865 مسلم نجفی مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران ، ایران 0000-0002-9978-8840 Journal Article 2025 08 29 Aluminum matrix composites (AMCs) are widely used in aerospace, automotive, and advanced engineering applications due to their high specific strength, wear resistance, and thermal stability. However, the presence of hard reinforcing particles makes their machining challenging, often leading to the formation of discontinuous, serrated, or unstable chips, which negatively affect surface quality and tool life. Therefore, improving chip morphology is crucial for enhancing the machinability of these materials. In this study, the effects of machining parameters (cutting speed, feed rate, depth of cut, and lubrication conditions) and the role of tin (Sn) addition on chip morphology during the turning of Al–Mg₂Si composites were investigated. Two types of composites (with and without Sn) were fabricated via in-situ casting and machined under various conditions using a Taguchi L16 orthogonal array. The results showed that cutting speed had the most significant effect on chip type and length, while feed rate and depth of cut exhibited critical influences at specific levels. SEM–EDS analysis revealed diffusion wear with the transfer of tool elements (W, Co, and C) onto the chip surface, which was mitigated under optimized machining conditions. Furthermore, the addition of 1 wt.% Sn reduced average chip length and promoted more uniform and stable chip formation. Overall, alloy modification combined with optimized machining parameters effectively improved the chip formation process, reduced tool wear, and enhanced the machinability of Al–Mg₂Si composites. کامپوزیت‌های زمینه آلومینیوم به‌دلیل استحکام ویژه بالا، مقاومت به سایش و پایداری حرارتی، در صنایع هوافضا، خودروسازی و تجهیزات پیشرفته کاربرد گسترده‌ای دارند. با این حال، حضور ذرات سخت تقویت‌کننده در این مواد، فرایند ماشینکاری را با چالش‌هایی همراه ساخته و اغلب منجر به تشکیل براده‌های ناپیوسته، دندانه‌دار و غیرپایدار می‌شود که تأثیر منفی بر کیفیت سطح و عمر ابزار دارند. از این رو، بهبود مورفولوژی براده نقشی کلیدی در ارتقای قابلیت ماشینکاری این کامپوزیت‌ها ایفا می‌کند. در پژوهش حاضر، اثر پارامترهای ماشینکاری (سرعت برش، نرخ پیشروی، عمق برش و شرایط روانکاری) و نقش افزودنی قلع (Sn) بر مورفولوژی براده در تراشکاری کامپوزیت Al–Mg₂Si بررسی شد. برای این منظور، دو نوع کامپوزیت (با و بدون قلع) به روش ریخته‌گری درجا تولید و با استفاده از طرح آزمایش تاگوچی L16 مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که سرعت برش بیشترین اثر را بر طول و نوع براده دارد، در حالی که نرخ پیشروی و عمق برش در مقادیر بحرانی موجب تغییر رفتار براده‌برداری شدند. آنالیز SEM–EDS بیانگر وقوع سایش نفوذی و انتقال عناصر ابزار (W، Co و C) به سطح براده‌ها بود که با انتخاب پارامترهای بهینه کنترل گردید. علاوه بر این، افزودن 1% قلع موجب کاهش میانگین طول براده و تشکیل براده‌هایی یکنواخت‌تر و پایدارتر شد. در مجموع، ترکیب اصلاح آلیاژی و انتخاب شرایط بهینه ماشینکاری به‌طور مؤثری موجب بهبود فرایند براده‌برداری، کاهش سایش ابزار و ارتقای قابلیت ماشینکاری کامپوزیت‌های Al–Mg₂Si گردید.

https://www.iranjme.ir/article_234529_d1a78e59a1421b35cccc001d1acebc05.pdf